焊缝的结构与计算

1）直角角焊缝:
hf hf
hf
hf 普通式
1.5hf 平坡式
hf 凹面式
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2）斜角角焊缝
按he=0.7hf
a
hf
按he=0.7hf
a
hf
锐角角焊缝
按he=hfcos a/2
a
hf
对于α>135o 或α<60o斜角 角焊缝,除钢
按he=hfcos a/2 管结构外,不
a
宜用作受力
hf
焊缝。
钝角角焊缝
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2.直角角焊缝的受力分析 （1）侧面角焊缝（侧焊缝）
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A. 应力分析
剪应力τf
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低， 塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故剪应 力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越大 剪应力分布越不均匀。
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B.侧面角焊缝（侧焊缝）破坏形式
4
C=0.5~2mm
（a）
α
p
C=2~3mm
（C）
p
C=3~4mm
（e）
α
C=2~3mm
（b）
p
C=3~4mm
（d）
p
C=3~4mm
（f）
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（2）V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行 清根，再封底焊。
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（3）对接焊缝的起、灭弧点已出现缺陷，一般用引弧 板引出，焊完后将其切去；不能用引弧板时，每条焊 缝的计算长度等于实际长度减去2t1。 t1—较薄焊件厚度：
σmax
τmax
τ τ1
A.对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3要求；
2 1
3
2 1
1.1 ftw
(3 31)
B.对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：
考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。
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三.角焊缝的构造与计算
1.角焊缝的形式和受力分析 （1）角焊缝的形式: 直角角焊缝、斜角角焊缝
lw 60h f
注： (1)当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； (2)当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
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4.侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热 严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使 焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规 范规定：
lw 8hf 且不得小于40mm
当不满足上式时，可采用斜对
接焊缝连接如图 B。
N
Nsinθ
Nwenku.baidu.com
N sin
lwt
f
t
w
或f
w c
N cos
lwt
f
w v
另:当tanθ≤1.5时,不用验算!
Ncosθ
θ
t
B
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2.M、V共同作用下的对接焊缝计算
（1）板件间对接连接 因焊缝截面为矩形，M、 V共同作用下应力图为：
故其强度计算公式为：
max
M Ww
6M
l
2 w
t
ftw
V M
lw
t
στ
A
(3 29)
M
Ww
ftw
max
VSw Iwt
3 V 2 lwt
fVw
(3 30)
VS w I wt
f
w v
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。
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（2）工字形截面梁对接连接计算
M V
1 焊缝截面
σ1
lw
2hf
t1
t2
b
5t1且25
D. 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。
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焊缝的构造与计算
焊接培训教材
张明录
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目录 一 对接焊缝的构造与计算 二 角焊缝的构造与计算 三 直角角焊缝连接计算 四 直角角焊缝的强度计算
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一.对接焊缝的构造与计算
1.对接焊缝的构造 （1）对接焊缝的坡口形式: 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和 施工条件有关。 1)当:t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)时可不做坡 口,采用直边缝; 2)t=7~20mm时，宜采用单边V形和双边V形坡口; 3)t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。 t--焊件厚度
织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
h f ,min 1.5 t2
(计算数值只进不舍！)
式中: t2----较厚焊件厚度
另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm;
对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;
当t2≤4mm时, hf,min=t2
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3.侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均， 两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。 如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后， 继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的 长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
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（2）正面角焊缝
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A. 应力分析
正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差， 但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。
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B. 正面角焊缝的破坏形式
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（3）斜角焊缝 斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面角焊
缝之间。
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四.角焊缝的构造
1.最大焊脚尺寸hf,max 为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应
力和残余变形，hf,max应满足以下要求:
hf,max≤1.2t1（钢管结构除外） 式中: t1---较薄焊件厚度。
对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
当 t≤6mm时，hf,max≤t；
当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm；
t
hf t1
t
hf
t1
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2.最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组
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5. 搭接连接的构造要求
当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：
A.为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力
不均，规范规定：
lw
lw b
b
B.为了避免焊缝横向收缩时
引起板件的供曲太大，规范
规定：
b 16t（1 t1 12mm）
t1
t2
或190mm（t1 12mm） 26
C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的 绕角焊，且转角处必须连续施焊。
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（4）当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时， 应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜 角，以平缓过度，减小应力集中。
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二.对接焊缝的计算
A.动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受
力方向的连接焊缝；
N
N
t
B.对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视 为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算；
C.对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构 件强度计算相同。
D.对接焊缝分为：焊透和部分焊透两种； 9
1.轴心力作用下的对接焊缝计算 N
N
lw
N lwt
f
w t
或f
w c
(3 28)
t
式中：
N—轴心拉力或压力；
A
t—板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；
ftw、fcw —对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。